Squeezing-enhanced phase-shift-keyed binary communication in noisy channels
我们解决基于高斯状态的二进制相移键控通信信道，并证明了压缩提高了在固定能量的信道，也在相位扩散的存在下的状态歧视。然后，我们评估性能的零差检测对最终的量子限制的歧视，并表明零差达到最佳的大噪声制度。最后，我们考虑噪声的种子信号的准备（相位编码前），并表明，在这种情况下，压缩也可以提高在现实条件下的状态歧视。
2018-02-28 quant-ph
Enhanced energy-constrained quantum communication over bosonic Gaussian channels
量子通信是量子信息科学的一个重要分支，它比经典通信具有更好的无条件安全性，是未来大规模量子网络的基石。实际量子通信信道中的噪声对各种量子通信任务的通信速率施加了根本限制。因此，识别或限制量子信道的量子容量是至关重要的。在这里，我们考虑高斯信道模型的能量损失和热噪声误差在现实的光学和微波通信信道和研究他们的各种量子容量在能量受限的情况下。我们提供了改进的下界，这些基本信道的各种能量约束的量子容量，并表明可以达到比以前认为的更高的通信速率。具体地说，我们表明，可以提高量子信息和私人经典信息的传输速率，通过使用相关的多模热态，而不是单模热态的相同的能量。
2020-01-23 quant-ph
Noise-enhanced classical and quantum capacities in communication networks
噪声的不可避免的存在被认为是要解决的主要问题之一，以便为在现实的物理平台上实现量子信息技术铺平道路。然而，在这里，我们展示了一个清晰的例子，在这个例子中，噪声，在移相方面，可以通过通信网络，不仅增强传输经典信息的能力，而且增强传输量子系统中编码的量子信息的能力。特别是，我们发现解析和数值的量子和经典容量的一个大家庭的量子信道，并表明，这些信息的传输速率可以大大提高通过在复杂的网络动力学中引入退相噪声。
2010-03-30 quant-ph
Experimental demonstration of entanglement-enhanced classical communication over a quantum channel with correlated noise
我们提出了一个实验，证明纠缠增强的经典通信能力的量子信道与相关噪声。信道由呈现随机双折射的光纤链路建模，该随机双折射在比信道的连续使用之间的时间间隔长得多的时间尺度上波动。在这种情况下，在沿光纤传播的两个光子之间引入纠缠，可以将多达一位的信息可靠地编码到它们的联合偏振自由度中。当两个单独使用的信道之间不允许量子相关时，这种容量减少了三倍以上。我们使用基于自发参量下转换的纠缠光子对的光纤耦合源和线性光学贝尔态测量来证明这种效应。
2004-03-02 quant-ph
Entanglement-Enhanced Classical Communication on a Noisy Quantum Channel
我们考虑的问题，试图通过一个嘈杂的量子信道发送一个单一的经典位时，通过信道的两个传输可作为一个资源。传统上，两次传输不会增加接收器推断比特的能力。然而，在量子世界中，人们可能有进一步的优势，使两个传输纠缠在一起。我们证明，对于某些嘈杂的信道，这种纠缠传输增强接收器的能力，一个正确的推断。
1996-11-05 quant-ph
Entanglement enhanced classical capacity of quantum communication channels with correlated noise in arbitrary dimensions
研究了具有记忆的d维量子信道的容量。我们表明，在协议与以前的结果泡利量子比特通道，有最大纠缠输入状态实现更高的值的互信息比产品状态的情况。此外，这种效果的噪声相关性的性质，以及对奇偶性的空间dimensions.We猜想，纠缠时，给出了一个优势的互信息，最大纠缠态饱和的信道容量的强烈依赖。
2006-12-28 quant-ph
Exponentially enhanced quantum communication rate by multiplexing continuous-variable teleportation
当今量子通信系统的主要挑战在于在存在不可避免的损耗的情况下长距离地以高速率传输量子信息。因此，可实现的量子通信速率从根本上受到每次使用信道可以传输的能量的限制。因此，至关重要的是开发量子通信协议，尽可能有效地编码量子信息。为此，我们研究了连续变量量子隐形传态作为一种分发量子信息的方法。我们探讨了在多个光学模式上编码信息的可能性，并推导出可实现的量子信道容量的上界和下界。这种分析使我们能够对单模与多模纠缠资源进行基准测试。我们的研究表明，与单模编码相比，多路复用不仅具有增强的能量效率，导致可实现的量子通信速率呈指数级增长，而且还提高了损耗恢复能力。然而，由于可靠的量子信息传输仅在纠缠值超过某个阈值时才能实现，因此需要仔细优化编码模式的数量以获得最佳的量子信道容量。
2012-08-21 quant-ph
Enhanced communication with the assistance of indefinite causal order
在量子香农理论中，信息的编码和解码方式利用了量子力学的定律，而通信信道的互连方式被假定为经典的。在这封信中，我们放松了量子信道经典组合的假设，表明一个量子通信网络，其中量子信道以不同阶数的叠加组合，可以实现传统量子香农理论中不可能完成的任务。特别是，我们表明，完全去极化通道的两个相同的副本成为能够传输信息时，它们被组合在一个量子叠加的两个替代订单。这一发现与直觉背道而驰，如果两个沟通渠道是相同的，以不同的顺序使用它们应该不会有任何区别。这种直觉的失败源于这样一个事实，即单个噪声信道可以是基本的、非交换过程的随机混合，其顺序（或缺乏顺序）可以影响传输信息的能力。
2018-03-21 quant-ph
Quantum Communication Networks Enhanced by Distributed Quantum Memories
Rensselaer Polytechnic Institute（伦斯勒理工学院）；Northwestern University（西北大学）；Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）
本文提出通过分布式量子记忆的协同使用，改进量子通信网络的渗透模型，实现正反馈机制和空间不连通通信组件的形成。
2025-12-09 quant-ph
Entanglement-Enhanced Classical Communication over a Noisy Classical Channel
我们提出并实验证明了一个通信协议，采用共享纠缠，以减少错误时，发送一个比特在一个特定的嘈杂的经典信道。具体而言，它示出，给定一个单一的使用这个通道，可以发送一个比特具有更高的成功概率时，发送器和接收器共享纠缠相比，最好的可能的策略，当他们不。该实验是使用偏振纠缠光子对实现的，其量子相关性在经典信息的编码和解码中起着关键作用。在实验上，我们发现一个比特可以以概率0.891 \pm 0.002成功传输，这接近于（2 + 2^-1/2）/3 \simeq 0.902的理论最大值，并且显著高于产生5/6 \simeq 0.833的最佳经典策略。
2011-03-31 quant-ph
Indistinguishability-enhanced entanglement recovery by spatially localized operations and classical communication
我们扩展了一个利用全同粒子的空间不变性来恢复马尔可夫噪声环境中两个量子比特之间相互作用的纠缠的过程。在这里，空间局部化操作和经典通信（sLOCC）操作框架用于激活来自不可区分成分的纠缠恢复。我们认为，在现实的情况下，噪声的行为的整个持续时间的过程。三种标准类型的噪声被认为是：相位阻尼，去极化，和振幅阻尼通道。在这个一般的情况下，我们发现纠缠恢复的量与空间不可分割的程度成正比。这些结果将sLOCC提升到一个实用的框架，用于在空间不可区分的子系统的量子网络内访问和利用量子态保护。
2022-01-31 quant-ph
Entanglement Enhanced Information Transfer through Strongly Correlated Systems and its Application to Optical Lattices
我们发现，强关联系统的基态的固有纠缠可以用于经典和量子通信。我们的策略是基于一个单一的量子比特旋转编码的基态的纠缠性质的信息。在经典通信中，我们的机制在每次发射中传递不止一位的信息，就像密集编码一样，而不需要长距离纠缠。在我们的量子通信方案中，它可能更适合被认为是一个远程状态准备，质量高于高度研究的附着场景。此外，我们建议在光晶格中实现这种新的通信方式，其中已经实现了我们建议的所有要求。
2011-08-05 quant-ph
Public and private communication with a quantum channel and a secret key
我们考虑使用一个密钥和一个有噪声的量子信道来产生无噪声的公共通信和无噪声的私人通信。这种设置的最佳协议是公开增强的私有父亲协议。该协议利用随机编码技术和公共信息的“捎带”以及密钥辅助的私有代码。公开增强的私有父亲协议是Hsieh，Luo和Brun的秘密密钥辅助协议的推广，也是Devetak和Shor提出的用于同时通信公共和私有信息的协议的一般化。
2009-03-23 quant-ph
Enhanced Simultaneous Quantum-Classical Communications Under Composable Security
University of Queensland（昆士兰大学）；University of New South Wales（新南威尔士大学）；Northrop Grumman Corporation（诺斯罗普·格鲁曼公司）
本文提出了一种在现实条件下具有可组合安全性的改进同时量子-经典通信协议，提升了量子效率和安全性。
2026-02-01 quant-ph
Experimental demonstration of memory-enhanced quantum communication
在量子科学和工程中，远距离传输量子信息的能力是至关重要的。例如，它能够实现安全的量子密钥分发（QKD），其依赖于禁止“克隆”未知量子态的基本原理。虽然QKD正在成功部署，但其范围目前受到光子损失的限制，并且无法使用简单的测量和重复策略进行扩展，而不会影响其无条件的安全性。或者，利用中间量子存储器节点和纠错技术的量子中继器可以扩展量子信道的范围。然而，它们的实现仍然是一个突出的挑战，需要高效和高保真的量子存储器，门操作和测量的组合。在这里，我们报告的记忆增强量子通信的实验实现。我们使用一个单一的固态自旋存储器集成在纳米光子金刚石谐振器实现异步贝尔态测量。这使得测量设备无关（MDI）-QKD的密钥速率比损耗等效直接传输方法增加了四倍，同时操作兆赫时钟速率。我们的研究结果代表了迈向实用量子中继器和大规模量子网络的重要一步。
2019-09-03 quant-ph
Classical Communication Enhanced Quantum State Verification
量子态验证提供了一种有效的方法来表征量子器件产生特定目标态的可靠性。特定策略的品质因数是在给定一定数量的执行测量n的情况下，被测试状态对目标状态的估计不保真度$ε$。纠缠测量构成全局最优策略，并实现ε与n成反比的缩放。最近的进展表明，它是可以实现相同的缩放简单地与非自适应的本地测量，但是，性能仍然比全局最优绑定到一个常数的因素。在这项工作中，通过引入经典通信，我们实验实现了自适应量子态验证。在该实验中，常数因子从约2.5最小化到1.5，这意味着与最佳非自适应局部策略相比，仅需要60%的测量来实现ε的特定值。我们的结果表明，经典通信显着提高了量子态验证的性能，并导致进一步接近全局最优界的效率。
2020-10-22 quant-ph
Enhanced transmission capacity for laser communication at the single-photon level using the multi-channel frequency coding scheme
辐射源的统计特性通常用二阶相关或曼德尔参数来表征。我们的研究发现，单光子调制谱为我们提供了另一种对光子序列中所包含的高频信息更为敏感的可选方式。本文提出了一种基于单光子调制谱的多信道频率编码直接激光通信方案，多频调制使传输容量得到有效提高。由于弱相干光的光子到达时间具有内在的随机性，调制频率可以在宽频带内工作而不会产生频率混叠。在平均信号光子数为80 kcps时，实验上达到了小于10 ~（-5）的误码率。调制相干光场表现出单光子调制谱的非线性效应。对单光子调制谱的统计特性的研究，包括平均噪声光子数、积分时间、信道间隔和频率分量个数的依赖关系，有助于优化误码率和传输容量。
2017-04-20 quant-ph
Enhanced Uplink Quantum Communication with Satellites via Downlink Channels
在发展全球量子互联网的过程中，与低地球轨道卫星的量子通信将发挥关键作用。这种通信将需要是双向的：不仅在卫星对地面（下行链路）信道中有效，而且在地面对卫星信道（上行链路）中有效。考虑到后者信道上的损耗相对于前者要大得多，应该探索可以利用优越的下行链路来增强上行链路中的量子通信的技术。在这项工作中，我们就是这样做的-探索如何连续变量纠缠的双模压缩真空（TMSV）状态的形式可以用来显着提高保真度的地面到卫星的量子态传输相对于直接上行链路传输。更具体地说，通过详细的相位屏模拟光束演化通过湍流大气中的下行链路和上行链路信道，我们演示了如何TMSV隐形传态信道创建的卫星可以用来显着提高保真度的上行链路相干状态传输相对于直接传输。然后，我们将展示如何，反过来，导致上行链路传输更高的字母表的相干态。此外，我们展示了如何在地面站的TMSV状态的接收到的组件上的非高斯操作可以导致进一步增强。由于TMSV状态可以很容易地在卫星平台上原位产生，并为大多数量子态形成可靠的隐形传态信道，我们的工作表明，未来的卫星形成新兴的量子互联网的一部分，应设计通过TMSV隐形传态的上行链路通信。
2021-02-03 quant-ph
Entanglement-Enhanced Classical Communication
本论文将集中于量子信道的经典容量，这是量子信息理论家最先研究的领域之一。这个问题几年来得到了很好的解决。尽管如此，这项工作将给我一个理由来介绍量子理论的一致形式，以及回顾量子非定域性的基本事实，以及如何利用它来增强通信。此外，这反映了我对经典信息论精神的理解，并旨在成为深入研究量子技术如何帮助塑造电信未来的起点。只要有可能，启发式推理就被引入，而不是严格的数学证明。这可以解释为，我是这个领域自学成才的新手，几乎每次我遇到一个新概念时，物理论证对我来说总是比数学更有吸引力。本论文的技术内容是双重的。一方面，在第四章中提出了一种基于最优化程序的二次分类方法来区分纠缠态。其次，一个不那么困难但我希望同样有趣的技术部分包括一些证明文本的版本。
2009-12-01 quant-ph
Quantum-Enhanced Zero-Error Communication and Storage under Positional Uncertainty
Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；Hunter College of the City University of New York（纽约市立学院）；Graduate Center of the City University of New York（纽约市立大学研究生院）
研究在位置不确定性下，量子力学如何通过置换信道实现零错误通信，核心方法是利用量子纠缠和辅助量子比特，主要贡献是证明量子协议能恢复经典协议丢失的容量，并实现密集编码。
2026-05-27 quant-ph
Quantum Secret Sharing Enhanced: Utilizing W States for Anonymous and Secure Communication
本文提出一种基于W态的量子匿名秘密共享协议，在保证可恢复性、安全性和匿名性的同时，有效抵抗主动攻击并减轻噪声干扰，适用于实际量子网络。
2024-02-04 quant-ph
Distillation-Enhanced Continuous-Variable Quantum Teleportation for Satellite Communication Networks
École de Technologie Supérieure, University of Québec（魁北克大学技术学院）；American University of Beirut（贝鲁特美国大学）；Western University（韦仕敦大学）
研究卫星通信网络中连续变量量子隐形传态受大气影响的问题，采用基于光子添加和减法的非高斯纠缠蒸馏协议，提升了传态保真度和纠缠负性，确定最佳压缩参数，证明该方法在实际卫星网络中改善量子通信的有效性。
2026-07-13 quant-ph
Coherent Optical Communications Enhanced by Machine Intelligence
Tulane University（杜兰大学）
在不同的接收相干信号之间进行区分的不确定性对于许多自由空间光通信协议的操作是不可或缺的，并且当接收器测量弱信号时通常是困难的。在这里，我们设计了一种光通信方案，该方案使用平衡零差检测与无监督生成机器学习和卷积神经网络（CNN）系统相结合，并在一个现实的模拟相干正交相移键控（QPSK）通信系统中证明其有效性。此外，我们在发射机处对神经网络系统进行编程，使其自主学习校正与弱QPSK信号相关的噪声，该信号在实现通信之前与接收机的网络状态共享。我们发现，该计划显着降低了通信系统的整体错误概率，达到经典的最佳限制。这种通信设计易于构建、实现和扩展。我们预计，这些结果将允许显着增强当前的经典和量子相干光通信技术。
2019-09-06 cs.LG quant-ph
Integrating Quantum Simulation for Quantum-Enhanced Classical Network Emulation
我们描述了一种从当前网络的角度研究量子通信技术在通信网络中的近期潜力的方法。为此，我们在链路层将量子网络模拟器QuNetSim的实例集成到通信网络仿真器ComNetsEmu中。因此，这种新的ComNetsEmu增强版本能够在任何直接连接的网络主机对之间运行任意量子协议。为了给出所提出的方法的一个例子，我们实现了在空闲时生成和存储纠缠的链路层方法，以在以后使用超密集编码来加速数据传输。
2021-10-04 cs.NI quant-ph
Indirect Measurement for Optimal Quantum Communication Enhanced by Binary Non-standard Coherent States
众所周知，Helstrom束缚可以通过推广相干态的形式来改进。因此，设计一种能达到改进的Helstrom束缚的量子测量对新型量子通信具有重要意义。在这篇文章中，我们分析表明，改进的Helstrom限制可以实现由正交的非标准薛定谔猫态的投影测量。此外，我们数值计算表明，改进的Helstrom界限几乎可以实现的Jaynes-Cummings模型的基础上的间接测量。由于Jaynes-Cummings模型描述了光与二能级原子之间的相互作用，我们强调本文中考虑的间接测量具有实验实现的潜力。
2021-12-04 math-ph math.MP quant-ph
Quantum-Enhanced Change Detection and Joint Communication-Detection
University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀亚特光学科学学院）
本文提出利用双模压缩真空态的预共享纠缠态实现光信道变化检测，通过量子相对熵与热噪声的关系优化检测延迟，并探讨通信容量与检测延迟的权衡。
2026-03-10 cs.IT math.IT quant-ph
Harnessing Quantum Entanglement: Comprehensive Strategies for Enhanced Communication and Beyond in Quantum Networks
本文综述量子通信中纠缠的核心作用，梳理QKD、隐形传态、量子中继器、量子互联网与纠错等技术、挑战及安全意义。
2024-06-13 cs.ET cs.NI math.QA
Quantum-enhanced quickest change detection of transmission loss
本文提出利用时间模式干涉仪分裂压缩光，为相干通信系统的相位调制激光脉冲附加跨时间箱纠缠的微量量子光子，在不影响通信速率的前提下，将零差接收器检测信道损耗突变的能力最高提升至变化前损耗的倒数，并探讨了最快变化检测的量子极限及联合通信与变化检测问题。
2025-11-01 cs.IT math.IT quant-ph
